CC BY
16
ГОРНОЕ ДЕЛО И ГЕОЛОГИЯ
УДК 622.833/.838
ПРИВЕДЕНИЕ ОСЕДАНИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПО ПРОИЗВОЛЬНОМУ НАПРАВЛЕНИЮ К ГЛАВНОМУ СЕЧЕНИЮ МУЛЬДЫ СДВИЖЕНИЯ
© 2013 г. Ю.В. Посыльный, К.В. Фарафонова, АА. Мамонов
Южно-Российский государственный South-Russian State
технический университет Technical University
(Новочеркасский политехнический институт) (Novocherkassk Polytechnic Institute)
Рассматриваются измеренные на профильной линии наблюдательной станции оседания земной поверхности над горными выработками угольной шахты. Измеренные оседания являются основой при прогнозе сдвижений и деформаций для подрабатываемых зданий сооружений и природных объектов. В общем случае оседания располагаются в произвольном направлении. Для перехода оседаний в произвольном сечении к оседаниям в главном сечении разработаны аналитические зависимости.
Ключевые слова: мульда сдвижения; репер; сечение мульды; оседание; характеристика толщи пород.
The work deals with the measurements of the profile line observation station of subsidence of the earth's surface over the mountain mines a coal mine. Measured subsidence are the basis for the prognosis of сдвижений and strain for the undermining of structures and natural objects. In the General case оседа of arranged in a random direction. To move deposition in any section to the оседаниям in the main section of developed analytical dependence.
Keywords: mulda displacement; reference point; section mulda; subsidence; characteristic of thickness of breeds.
Измеренные оседания земной поверхности над горной выработкой угольной шахты не всегда располагаются в главных сечениях мульды сдвижения. Все угловые параметры (углы сдвижения, граничные углы, углы полных сдвижений, угол максимального оседания) принято определять в главных сечениях. Отсюда возникает задача по приведению оседаний земной поверхности по произвольному направлению к главному сечению мульды сдвижения.
Покажем па примере наблюдательной станции «Советская-3» за сдвижением земной поверхности в х. Гуково от влияния горных разработок лавы № 109 по пласту 16 шх. «Алмазная» ОАО «Гуковуголь». Натурные измерения выполнены бюро специализированных маркшейдерских работ ОАО «Гуковуголь». Профильная линия станции характеризуется тем, что реперы над лавой № 109 не только не находятся в створе профильной линии, но и отклонены от этого створа по разным направлениям [1].
Принятая система разработки лавы № 109 - длинные столбы по простиранию с отработкой обратным ходом. Средняя глубина горных работ 998 м. Мощность наносов 0 - 5 м. Вынимаемая мощность 1,86 м. Угол падения пласта 8 - 9°. Размеры очистной выработки: а) по падению - 203 м; б) по простиранию - 1420 м.
Угольные пачки сложены антрацитом, на отдельных участках насыщены конкрециями известково-пиритного состава до 0,28 м в поперечнике, которые могут образовать кровлю мощностью 0,45-0,80 м.
Непосредственная кровля пласта сложена глинистым тонкоплитчатым весьма слабым сланцем с невыдержанной мощностью от 0 до 2,0 м и более. В местах выклинивания глинистого сланца непосредственно над угольным пластом залегает известняк основной кровли. Непосредственная кровля классифи-
цируется как неустойчивая в зоне опорного давления, легко обрушается по трещинам на мелкие блоки с высыпанием в призабойное пространство лавы с формированием клинообразных сводов обрушения над крепью высотой от 0,20 до 1,50 м. При резком увеличении опорного горного давления в периоды посадок основной кровли вывалообразование может проходить впереди угольного целика на полную мощность глинистого сланца.
Основная кровля сложена массивным тонкокристаллическим известняком мощностью от 2,0 до 8,5 м. Известняк крепкий (/= 9 - 12) слаботрещиноватый, зависает в отработанном пространстве лавы в виде ступенчатых блоков от 10 - 15 м до 25 - 30 м, образует труднообрушаемую основную кровлю. Над известняком залегают массивные известковые и глинистые сланцы, слагающие верхние слои основной кровли.
Непосредственная почва сложена песчано-глинис-тыми и песчаными сланцами мощностью 1,0 - 6,5 м.
Основная почва пласта сложена массивным и весьма крепким кварцевым песчаником (/= 9-16) на кремнистом цементе мощностью более 20 м.
На рис. 1 показано расстояние I между реперами А и В профильной линии и проекция этого расстояния 11 на вертикальный разрез вкрест простирания пласта I - I. На рис. 1 видно, что 11 = l•cos 5.
Угол 5 вычисляется по такой зависимости: 5 = V + г, где V - угол, определяемый графически между осью X прямоугольной системы координат и линией главного сечения мульды I - I; г - угол, определяемый по фор-
АУ
муле г = агС£-, здесь АУ - разность ординат репе-
АХ
ров В и А, т. е. АУ = УВ - УА; АХ- разность абсцисс реперов В и А, т. е. АХ = ХВ -ХА.
Расстояние между реперами найдем по формуле I = ^(ДХ )2 +(Д7 )2 .
По данным измерений на станции «Советская-3» угол V составляет 4°. Угол г варьирует в зависимости от координат соседних реперов.
Рассчитаем необходимые элементы для перехода от I к 11 (таблица). В этой таблице вычислим абсциссы у реперов профильной линии, которые необходимы при получении аналитического выражения кривой оседаний в главном сечении мульды вкрест простирания пласта.
По данным вычислений, выполненных в таблице, построим фактическую кривую оседаний и представим ее на рис. 2.
Вычисление расстояний 11 между реперами профильной линии
№ репера Х, м Y, м l, м r, град r+v,град li, м У, м П, мм
83 225 1665 20,6 14,0 18,0 19,6 856,6 25
82 245 1670 22,4 26,6 30,6 19,3 837,0 22
81 265 1680 33,5 26,6 30,6 28,9 817,8 9
80 295 1695 15,8 18,4 22,4 14,6 788,9 13
79 310 1700 25,0 0,0 4,0 24,9 774,3 19
78 335 1700 18,0 33,7 37,7 14,3 749,3 26
77 350 1690 25,0 53,1 57,1 13,6 735,1 213
76 365 1670 60,8 80,5 84,5 5,8 721,5 21
73 375 1610 20,6 76,0 80,0 3,6 714,3 36
72 370 1590 26,9 21,8 25,8 24,2 712,1 36
71 395 1580 36,1 56,3 60,3 17,9 687,9 46
V 415 1550 15,8 71,6 75,6 3,9 670,0 57
70 410 1535 25,5 78,7 82,7 3,2 666,1 62
69 415 1510 31,6 71,6 75,6 7,9 662,8 78
IV 425 1480 25,0 36,9 40,9 18,9 654,9 82
68 445 1465 11,2 26,6 30,6 9,6 636,0 110
I 455 1460 21,2 45,0 49,0 13,9 626,4 142
67 470 1445 22,4 26,6 30,6 19,3 612,5 162
66 490 1435 26,9 68,2 72,2 8,2 593,2 181
65 500 1410 30,0 0,0 4,0 29,9 585,0 217
II 530 1410 21,2 45,0 49,0 13,9 555,1 232
64 545 1395 21,2 45,0 49,0 13,9 541,2 262
63 560 1380 18,0 33,7 37,7 14,3 527,2 288
III 575 1370 25,0 53,1 57,1 13,6 513,0 312
62 590 1350 22,4 26,6 30,6 19,3 499,4 364
61 610 1340 60,4 24,4 28,4 53,1 480,2 387
1 665 1315 15,0 0,0 4,0 15,0 427,0 420
2 650 1315 18,0 33,7 37,7 14,3 412,1 466
3 665 1305 21,2 45,0 49,0 13,9 397,8 473
4 680 1290 25,5 11,3 15,3 24,6 383,9 489
5 705 1295 15,8 18,4 22,4 14,6 359,3 496
6 720 1290 15,8 18,4 22,4 14,6 344,7 497
7 735 1285 26,9 21,8 25,8 24,2 330,1 498
■г I
i
Рис. 1. Определение расстояния 11 между реперами по главному сечению мульды I - I
Продолжение таблицы
№ репера Х, м Y, м l, м r, град r+v,град h, м У, м П, мм
8 760 1275 25,0 36,9 40,9 18,9 305,8 476
9 780 1290 44,7 63,4 67,4 17,2 286,9 465
10 800 1250 32,0 51,3 55,3 18,2 269,8 437
11 820 1225 18,0 33,7 37,7 14,3 251,6 402
12 835 1215 21,2 45,0 49,0 13,9 237,3 386
13 850 1200 25,0 53,1 57,1 13,6 223,4 353
14 865 1180 18,0 33,7 37,7 14,3 209,8 324
15 880 1170 21,2 45,0 49,0 13,9 195,5 295
16 895 1155 25,0 36,9 40,9 18,9 181,6 251
17 915 1140 25,0 53,1 57,1 13,6 162,7 280
18 930 1120 18,0 33,7 37,7 14,3 149,1 200
19 945 1110 21,2 45,0 49,0 13,9 134,9 177
20 960 1095 21,2 45,0 49,0 13,9 121,0 155
21 975 1080 21,2 45,0 49,0 13,9 107,0 128
22 990 1065 25,0 36,9 40,9 18,9 93,1 118
23 1010 1050 21,2 45,0 49,0 13,9 74,2 114
24 1025 1035 25,0 53,1 57,1 13,6 60,3 97
25 1040 1015 21,2 45,0 49,0 13,9 46,7 79
26 1055 1000 25,0 36,9 40,9 18,9 32,8 60
27 1075 985 21,2 45,0 49,0 13,9 13,9 89
28 1090 970 - - - - 0 43
О 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Рис. 2. Фактическая кривая оседаний
На рис. 2 видно, что оседание репера 77, равное 213 мм, отличается от оседаний соседних реперов, что указывает на повреждение этого репера. Поэтому репер 77 следует исключить из обработки оседаний.
Поступила в редакцию
Определив на кривой оседаний точку максимального оседания и граничные точки сдвижения, можно найти угловые параметры в главном сечении мульды.
По результатам проведения Всероссийской молодежной конференции «Минералы: строение, свойства, методы исследования» (сентябрь 2012 г.). ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 - 2013 годы».
Литература
1. Отчет по наблюдениям за сдвижением земной поверхности в х. Гуково на наблюдательной станции «Советская-3» от влияния горных разработок лавы №109 пл. 16 шх. «Алмазная». Бюро специализированных маркшейдерских работ ОАО «Гуковуголь». Гуково, 2005. 12 с.
10 сентября 2012 г.
Посыльный Юрий Васильевич - д-р техн. наук, профессор, кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия», Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт). E-mail: posylniijuw@ mail.ru
Фарафонова Карина Витальевна - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия», Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт). E-mail: [email protected] Мамонов Александр Александрович - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия», Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт). E-mail: mamonov29 @mail.ru
Posylnyj Yuriy Vasilyevich - Doctor of Technical Sciences, professor, department «Marksheydersky Business and Geodesy», South-Russia State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). E-mail: posylniijuw@ mail.ru Farafonova Karina Vitalievna - department «Marksheydersky Business and Geodesy», South-Russia State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). E-mail: [email protected]
Mamonov Alexander Alexandrovich - department «Marksheydersky Business and Geodesy», South-Russia State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). E-mail: [email protected]
